Geração integrada de eletricidade como alternativa para melhoria da vazão ecológica no sub- médio e baixo da bacia do Rio São Francisco
I Simpósio da Bacia Hidrográfica do São Francisco Juazeiro- BA, 05 a 09 de junho de 2016 H. Koch*; A.L.C. Silva°; J.R.G. de Azevedo°; W.M. de Souza#; J. Köppel◊; C.B.S. Junior◊; F.F. Hattermann* *Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK), Germany °Federal University of Pernambuco, Recife (UFPE), Brasil #Federal Rural University of Pernambuco, Garanhuns (UFRPE), Brasil ◊Berlin University of Technology, Berlin (TUB), Germany
Estrutura
1. Introdução 2. Dados usados 3. Métodos 4. Cenários 5. Resultados e discussões 6. Conclusões
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Introdução: Vazões do Baixo São Francisco
Efeito dos reservatórios
Vazão natural: vazão medida – (efeito dos reservatórios+uso da água)
Dados: ONS (http://www.ons.org. br/) 3
Introdução: Vazões do Baixo São Francisco – Hidrogramas Ambientais (AIHA*)
*Avaliação dos Impactos Hidrológicos da Implantação do Hidrograma Ambiental, Baixo trecho do rio São Francisco 4
Introdução: Velocidade do vento Estação Petrolina/PE (EMBRAPA 82983)
Velocidade do vento [m/s] Mês médias mensais; período 1964- 2010 5
Introdução: Desenvolvimento histórico de eletricidade – demanda, geração (hidráulica, térmica, eólica) e importação (NE Brasil)
Fonte: ONS (2016): Histórico da Operação. Operador Nacional do Sistema Elétrico, http://www.ons.org.br/home/index.aspx 6
Dados: Velocidade do vento, altitude 50 m (NE Brasil)
Fonte: CEPEL (2004): Centro de Pesquisa de Energia Elétrica/Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil Dados de vento do Brasil (10 km) - média anual do potencial eólico a 50m; velocidade do vento 7 em m/s
Dados: Velocidade do vento, altitude 10 m (intervalos de 3 horas)
Petrolina/PE (PCD 32475; 05/2001/ 12/2015) Floresta/PE (PCD 32026; 05/2002/ 12/2014) Belem de Sao Francisco/PE (PCD 31935; 08/2005/ 12/2015) IrecĂŞ/BA (PCD 32546; 01/2001/ 12/2015) 8
MÊtodos: Relação Velocidade do vento x Fator de Capacidade (altura da turbina 100 m)
Fator de Capacidade [%] Velocidade do vento a altura da turbina [m/s]
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Métodos: Perfil logarítmico do vento
...para calcular a velocidade do vento para a turbina - altura do anemômetro = 10 m - altura da turbina = 100 m
VH= VM (ln(H/z0) / ln(M/z0)) VM = velocidade do vento na altura do anemômetro (m), M = altura do anemômetro (m), H = altura da turbina (m), VH = velocidade do vento altura da turbina H (m/s), z0 = comprimento de rugosidade (m)
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Métodos: Geração eólica - Fator de Capacidade (NE Brasil)
observação: MME, 2012: Boletim Mensal de Monitoramento do Sistema Elétrico Brasileiro - Janeiro/2012 & ONS, 2016: GERAÇÃO EÓLICA VERIFICADA NO SUBSISTEMA NORDESTE 2015 - NT 0024/2016.
simulação: Fator de Capacidade calculado usando dados do velocidade do vento das estações Petrolina/PE (PCD 32475) e Irecê/BA (PCD 32546)
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Cenários: Desenvolvimento histórico de eletricidade – demanda, geração (hidráulica, térmica, eólica) e importação (NE Brasil)
Fonte: ONS (2016): Histórico da Operação. Operador Nacional do Sistema Elétrico, http://www.ons.org.br/home/index.aspx 12
Cenários: Dados de entrada para os cenários (demanda 1- 3)
200 1
200 2
200 3
200 4
200 5
200 6
200 7
200 8
200 9
201 0
Ano Geração eólica, velocidade de vento, obse obse obse obse obse obse obse obse obse obse intervalos de rrrrrrrrrr3 horas (2001- vaçã vaçã vaçã vaçã vaçã vaçã vaçã vaçã vaçã vaçã 2010) o o o o o o o o o o Geração hidráulica, ONS ONS ONS ONS ONS ONS ONS ONS ONS ONS 1; 1; 1; 1; 1; 1; 1; 1; 1; 1; vazão e dados climaticos, Wat Wat Wat Wat Wat Wat Wat Wat Wat Wat diário ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 Demanda 1; demanda por 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 mês 3 4 5 3 4 5 3 4 5 3 2; Sobradinho (dados de afluência): ONS (http://www.ons.org.br/) 1)Demanda Reservatório demanda por 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 4 e precipitação 5 3 (reservatórios): 4 5 3 4 5 3 4 2)mês Evaporação potencial dados diários (WATCH-project, Demanda 3; até 2010; http://www.eu-watch.org/) demanda por 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 mês 5 3 4 5 3 4 5 3 4 5 13
Cenários: Dados de entrada para os cenários
Tipo de geração instalada
Quota (inst.)
Fator de Capacidade (longo prazo)
Quota Hidro SF°:
9835 MW
48%
60%
5901 MW
30%
40%
2480 MW
22%
70%
3080 MW
51% Eólica NE:
6200 MW 22%
Termo NE:
4400 MW
27% MW) Itaparica (1500 MW) ° Sobradinho (1050 Apolônio Sales (400 MW) Paulo Afonso 1 (180 MW) Paulo Afonso 2 (445 MW) Paulo Afonso 3 (800 MW) 20435 MW 100% 56% 11461 MW 100% Paulo Afonso 4 (2460 MW) Xingó (3000 MW)
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Cenários: Procedimento do cálculo
Tipo de geração instalada
Quota (inst.)
Fator de Capacidade (longo prazo)
Quota Hidro SF:
9835 MW
48%
60%
5901 MW
51% Eólica NE:
6200 MW
30%
40%
2480 MW
22% Termo NE:
4400 MW 22% 70% 3080 MW Armazenamento 27% Eólica não possível 20435 MW 100% 56% 11461 MW Hidro possível (perdas: evaporação,
100%
infiltração,…) Termo
possível (sem perdas)
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Cenários: Procedimento do cálculo
Tipo de geração instalada
Quota (inst.)
Fator de Capacidade (longo prazo)
Quota Hidro SF:
9835 MW
48%
60%
5901 MW
51% Eólica NE:
6200 MW
30%
40%
2480 MW
22% Termo NE: 4400 MW 22% 70% 3080 MW 1. Calculo do fator de capacidade para geração eólica usando dados do 27% velocidade do vento das estacões Petrolina/PE (PCD 32475) e Irecê/BA (PCD 32546) 20435 MW 100%
11461 MW
100%
2. Calculo da demanda para geração hidráulica: (demanda *0.73) - geração eólica 3. Calculo da geração hidráulica dos usinas hidrelétricas depende da demanda (observando descargas mínimas) – foi usado o módulo dos reservatórios do modelo SWIM
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Resultados: volume do reservatรณrio Sobradinho
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Resultados: Geração eólica e hidráulica para o cenário demanda 1 Ano Demanda 1; demanda por mês
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2013
2014
2015
2013
2014
2015
2013
2014
2015
2013
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Resultados: balanços para os cenários de demanda (1- 3)
capacidade térmica instalada (NE Brasil, 4400 MW)
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Resultados: descarga do reservatĂłrio Sobradinho e Hidrogramas Ambientais
mĂŠdias mensais; perĂodo 2001- 2010
20
Resultados: descarga do reservatório Itaparica e Hidrogramas Ambientais
médias mensais; período 2001- 2010
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Conclusões
• A geração de energia eólica - culminando na estação seca - pode ajudar a alcançar um regime de vazão mais ecológica no submédio e baixo do rio São Francisco • Descargas maiores de reservatórios durante a estação chuvosa e descargas menores durante a estação seca - representando um regime de fluxo mais natural - estão levando à geração de energia hidrelétrica reduzida na estação seca • A demanda da electricidade só pode ser parcialmente coberta pela energia eólica e hidrelétrica - Uma grande parte precisa ser gerada por centrais térmicas ou ser importadas de outras regiões • É necesário o aumento da capacidade instalada para geração de energia eólica => é necessário analisar os impactos sociais e ambientais no planejamento de novos parques eólicos 22
OBRIGADO PELA ATENÇÃO!
hagen.koch@pik- potsdam.de
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Dados: Velocidade do vento, altitude 10 m (intervalos de 3 horas)
Petrolina/PE (PCD 32475; 05/2001/ 12/2015) Floresta/PE (PCD 32026; 05/2002/ 12/2014) Belem de Sao Francisco/PE (PCD 31935; 08/2005/ 12/2015) IrecĂŞ/BA (PCD 32546; 01/2001/ 12/2015) 24
Resultados: Geração eólica e hidráulica para o cenário demanda 1 Ano Demanda 1; demanda por mês
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2013
2014
2015
2013
2014
2015
2013
2014
2015
2013
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Resultados: balanรงos para os cenรกrios de demanda (1- 3)
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